在过去几十年内，植物化学物质因其潜在的“抗癌”特性而受到广泛关注，研究者们旨在将这些成分应用于癌症治疗，如化疗和靶向治疗。天然物质在化学预防和化疗中的应用，主要得益于其能够有效抑制细胞增殖、调节细胞周期，并干扰多条致瘤信号通路，包括磷酸肌醇3-激酶（PI3K）、基质金属蛋白酶（MMP）、MAPK/ERK（Ras-Raf-MEK-ERK通路）、toll样受体（TLR）通路以及AKT通路。

此外，天然产物还可能通过p21、p27、p51和/或p53基因产物的作用，刺激DNA修复机制，这些基因产物能导致保护酶如半胱天冬酶3、7、8、9、10、12的合成，并调节抗氧化酶（如GST、GSH和GPx）。天然产物的“化学预防”作用通过抑制肿瘤发生过程中的关键事件，如去除活性氧（ROS）、增强DNA修复和通过免疫监视消灭转化细胞，以实现保护作用。

这些作用通过抑制增殖和免疫靶向改变的细胞来发挥，同时促进分化、抑制血管生成和诱导细胞凋亡，以防止肿瘤的进展。姜黄素是研究最多的植物化学物质之一，其抗癌机制得到了深入探讨。

例如，小檗碱作为一种植物产生的次生代谢产物，广泛存在于中草药和小檗属植物的根、根茎及茎皮中。大量临床前研究和有限的人体研究显示，小檗碱对多种人类疾病，包括炎症、代谢功能障碍、抑郁症、心血管疾病及不同类型的癌症，具有显著的生物活性。

天然产物约占抗肿瘤药物的50%。这些药物可以源自植物，或为半合成化学品。目前，市场上已临床应用多种基于植物的抗肿瘤药物，如长春花碱及其衍生物、紫杉醇和鬼臼毒素类似物等。

长春碱（Vinblastine）在20世纪50年代首次从马达加斯加长春花的叶子中提取，研究指出，长春碱能够将肿瘤相关巨噬细胞转变为M1表型，进而增强抗肿瘤免疫反应。

紫杉醇（Paclitaxel）则是在1971年首次从太平洋紫杉中分离，作为多种癌症的主要化疗剂，包括卵巢癌、肺癌和乳腺癌。1980年代，半合成紫杉烷药物多西他赛（Taxotere®）也从红豆杉中分离而出。

此外，化学修饰方面的最新进展集中在鬼臼毒素类似物上，特别是替尼泊苷（Teniposide）和依托泊苷（Etoposide），这两种半合成的抗肿瘤药物自1966年和1983年相继获得FDA批准，用于癌症治疗。

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